Động cơ Warp: Công nghệ đưa chúng ta đến gần hơn với tốc độ ánh sáng

Du hành nhanh hơn ánh sáng (FTL) là một phần chính của khoa học viễn tưởng và du hành giữa các vì sao. Tất nhiên, công nghệ này sẽ cực kỳ hữu ích đối với chúng ta trong thế giới thực và mặc dù động cơ Warp đã được coi là khả thi về mặt lý thuyết, nhưng chúng vẫn được coi là nằm ngoài tầm với của chúng ta. Giờ đây, nhà vật lý thiên văn Erik Lentz đã phác thảo một thiết kế lý thuyết mới về động cơ Warp có thể cho phép chúng di chuyển với tốc độ ánh sáng trong những điều kiện vật lý thông thường.

Động cơ warp - một thứ động cơ có thể bẻ cong không gian cho phép vật thể di chuyển từ điểm này qua điểm khác, thay vì dùng động cơ đẩy áp dụng vật lý của Newton. Khái niệm động cơ warp vẫn luôn đi đôi với một thứ khái niệm chưa chứng minh được là "lực âm".

Loại động cơ này dựa trên việc bẻ cong hoặc làm biến dạng không-thời gian, lực đẩy của động cơ này sẽ cho phép đẩy một phi thuyền di chuyển với tốc độ gần như tương đương với tốc độ ánh sáng, đồng thời tránh được các vấn đề liên quan đến sự giãn nở thời gian.

Vấn đề là, theo thuyết tương đối rộng của Einstein, về mặt vật lý không thể có thứ gì đó truyền đi nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Điều này là do khi một vật chuyển động càng nhanh thì khối lượng của nó tăng lên, vì vậy khi đạt đến tốc độ ánh sáng, khối lượng đó sẽ tiến tới vô cùng. Hơn nữa, nó sẽ cần năng lượng vô hạn để tăng tốc đến tốc độ đó.

Khởi điểm của hiểu biết về động cơ warp là năm 1994, khi nhà vật lý lý thuyết Miguel Alcubierre nêu lên khái niệm về một động cơ bẻ cong được không gian. Từ thời điểm đó, ta sử dụng cái tên "động cơ Alcubierre" để chỉ thứ công nghệ chưa thể tồn tại.

Nhưng có thể có một số sơ hở. Năm 1994, nhà vật lý lý thuyết người Mexico Miguel Alcubierre đã phác thảo một thiết kế cho một động cơ sợi dọc, về mặt lý thuyết, nó có thể cho phép một con tàu truyền đi nhanh hơn ánh sáng mà không vi phạm bất kỳ định luật vật lý nào.

Ý tưởng là tạo ra một bong bóng năng lượng âm xung quanh con tàu để cấu trúc không-thời gian phía trước nó co lại và không gian phía sau nó mở rộng. Về cơ bản, động cơ warp sử dụng một lượng năng lượng khổng lồ - có thể còn nhiều hơn tổng số năng lượng đang tồn tại trong vũ trụ - để co và xoắn không thời gian quanh tàu vũ trụ để tạo ra một quả bong bóng, biệt lập với không gian xung quanh.

Ở trung tâm là một vùng không-thời gian "phẳng" nơi con tàu có thể di chuyển thoải mái, và nếu có người ở bên trong, họ thậm chí sẽ không cảm thấy rằng con tàu đang chuyển động.

Trong khi nghiên cứu các đề xuất xung lực sợi dọc trước đây, nhà vật lý thiên văn Erik Lentz của Đại học Göttingen nhận ra rằng có những cấu hình cụ thể của bong bóng không-thời gian đã bị bỏ qua. Những bong bóng này có dạng soliton (chuẩn hạt bền) - những sóng nhỏ gọn truyền đi với tốc độ không đổi mà không bị mất hình dạng. Soliton được nhìn thấy trong một số trường hợp nhất định trong các gợn sóng trong nước, các chuyển động của khí quyển tạo ra các đám mây kỳ lạ hoặc ánh sáng truyền qua các phương tiện khác nhau. Trong trường hợp này, các soliton truyền qua chính không thời gian.

Lentz phát hiện ra rằng một số cấu hình soliton nhất định có thể được hình thành bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng thông thường, mà không vi phạm bất kỳ phương trình nào của Einstein và không yêu cầu bất kỳ mật độ năng lượng âm nào.

Minh họa các thiết kế tàu vũ trụ khác nhau dựa vào các hình dạng lý thuyết của các loại hạt siêu tốc.

Lentz đã tổng hợp nên lý thuyết của mình sau khi phân tích các nghiên cứu hiện nay và phát hiện ra những khiếm khuyết trong những nghiên cứu trước về vấn đề này. Ông tin rằng các solitons có thể đi nhanh hơn ánh sáng và "tạo ra một plasma dẫn đường và những điện từ trường thông thường".

Mặc dù phát hiện này cho thấy khả năng du hành nhanh hơn ánh sáng, nhưng hiện nay nó vẫn cơ bản nằm trong giai đoạn ý tưởng mà thôi. Một cỗ máy du hành như vậy sẽ đòi hỏi một lượng năng lượng khổng lồ mà công nghệ hiện đại ngày nay vẫn không thể cung cấp được, "gấp khoảng 30 bậc năng lượng của các lò phản ứng hạt nhân hiện đại" - Tiến sĩ Lentz ước tính - "rất may là một số nghiên cứu trước đây đã đưa ra các cơ chế tiết kiệm năng lượng có khả năng giảm năng lượng cần thiết xuống gần 60 bậc".

Lentz cho biết: "Công trình này đã đưa vấn đề di chuyển nhanh hơn ánh sáng tiến thêm một bước khỏi nghiên cứu lý thuyết trong vật lý cơ bản và tiến gần hơn đến kỹ thuật. Bước tiếp theo là tìm ra cách giảm lượng mức năng lượng thiên văn cần thiết trong phạm vi của các công nghệ ngày nay, chẳng hạn như một nhà máy điện phân hạch hạt nhân hiện đại lớn. Sau đó, chúng ta có thể nói về việc xây dựng những nguyên mẫu động cơ đầu tiên".

Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí chuyên ngành "Classical and Quantum Gravity".